Nghiên cứu sử dụng tro tuyến phả lại hàm lượng cao trong bê tông khối lượng thông thường dùng cho đập trọng lực, luận án dành cho các bạn nghiên cứu, tìm hiểu cũng như tham khảo trong quá trình học tập.
1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Vũ Hải Nam NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO TUYỂN PHẢ LẠI HÀM LƯỢNG CAO TRONG BÊ TÔNG KHỐI LỚN THÔNG THƯỜNG DÙNG CHO ĐẬP TRỌNG LỰC LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2012 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Vũ Hải Nam NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO TUYỂN PHẢ LẠI HÀM LƯỢNG CAO TRONG BÊ TÔNG KHỐI LỚN THÔNG THƯỜNG DÙNG CHO ĐẬP TRỌNG LỰC Chuyên ngành: Vật liệu và Công nghệ vật liệu XD Mã số: 62. 58. 80. 01 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. Nguyễn Như Quý 2. TS. Lương Đức Long Hà Nội - Năm 2012 3 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trích dẫn, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, Ngày 16 tháng 06 năm 2012 Tác giả của luận án Vũ Hải Nam 4 LỜI CẢM ƠN Luận án Tiến sỹ kỹ thuật chuyên ngành Vật liệu và công nghệ vật liệu xây dựng với đề tài ‘’Nghiên cứu sử dụng tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao trong bê tông khối lớn thông thường dùng cho đập trọng lực’’ được hoàn thành với sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Như Quý, Bộ môn Công nghệ Vật liệu Xây dựng, trường ĐHXD và TS. Lương Đức Long, Viện Vật liệu Xây dưng, Bộ Xây dựng. Trong suốt thời gian 4 năm thực hiện đề tài các thầy giáo hướng dẫn đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi vượt qua khó khăn thử thách hoàn thành luận án đóng kỳ hạn. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành Bộ môn Công nghệ Vật liệu Xây dựng, Khoa Vật liệu Xây dựng, Khoa Đào tạo Sau đại học, trường ĐHXD, Trung tâm Xi măng và Bê tông – Viện Vật liệu Xây dựng, cùng các nhà khoa học các đồng nghiệp trong và ngoài ngành đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh hoàn thành luận án này. Tác giả cũng xin bày tỏ sự biết ơn đối với sự động viên nhiệt tình của cơ quan, gia đình và các đồng nghiệp, đó là nguồn động lực mạnh mẽ giúp tôi vượt qua thử thách hoàn thành luận án đúng hạn. Với khả năng có hạn luận án khó tránh khái những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý chân tình của các chuyên gia, các nhà khoa học trong và ngoài ngành cùng các đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, Ngày 16 tháng 06năm 2012 Tác giả luận án Vũ Hải Nam 5 MỤC LỤC Trang Lời cam đoan 1 Lời cảm ơn 2 Mục lục 3 Danh mục các bảng 6 Danh mục các hình vẽ và đồ thị 9 Danh mục các chữ viết tắt 11 Mở đầu 12 Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BÊ TÔNG THÔNG THƯỜNG, BÊ TÔNG KHỐI LỚN SỬ DỤNG TRO BAY Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 15 1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bê tông thông thường, bê tông khối lớn sử dụng tro bay trên thế giới 15 1.1.1 Bê tông sử dụng tro bay 15 1.1.2 Bê tông khối lớn sử dụng tro bay 25 1.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bê tông thông thường, bê tông khối lớn sử dụng tro bay ở Việt Nam 31 1.2.1 Bê tông sử dụng tro bay 31 1.2.2 Bê tông khối lớn sử dụng tro bay 34 Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 40 2.1 Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu 40 2.1.1 Xi măng 40 2.1.2 Tro bay 42 2.1.3 Cốt liệu lớn 44 2.1.4 Cốt liệu nhỏ 46 6 2.1.5 Phụ gia dẻo hóa Lignosunphonat 47 2.2 Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu 48 2.2.1 Phương pháp xác định độ chảy của vữa 48 2.2.2 Phương pháp thay thế xi măng bằng TT theo thể tích tuyệt đối 48 2.2.3 Phương pháp qui hoạch thực nghiệm 49 2.2.4 Phương pháp sàng ướt xác định tổn thất vữa 50 2.2.5 Phương pháp xác định tăng nhiệt độ đoạn nhiệt trong bê tông 52 Chương 3. NGHIấN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TT HÀM LƯỢNG CAO ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VỮA TRONG BÊ TÔNG KHỐI LỚN VÀ BÊ TÔNG KHỐI LỚN 57 3.1 Ảnh hưởng của TT đến tính chất của chất kết dính hỗn hợp xi măng – tro tuyển 57 3.1.1 Ảnh hưởng của TT đến thời gian đông kết 57 3.1.2 Ảnh hưởng của TT đến cường độ chất kết dính 58 3.1.3 Ảnh hưởng của TT đến nhiệt thủy hóa của chất kết dính 60 3.2 Ảnh hưởng của TT hàm lượng cao đến một số tính chất của vữa trong bê tông khối lớn 64 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của TT hàm lượng cao đến tính chất cơ lý của vữa trong bê tông khối lớn có tỷ lệ N/CKD và hệ số dư hồ thay đổi. 64 3.2.2 Kết quả thí nghiệm trên mẫu vữa 69 3.2.3 Nghiên cứu qui luật phát triển cường độ của vữa có hàm lượng TT cao 74 3.3 Ảnh hưởng của TT hàm lượng cao đến một số tính chất của bê tông khối lớn 75 3.3.1 Khoảng biến thiên trong qui hoạch thực nghiệm trên mẫu bê tông 76 3.3.2 Kết quả cường độ nén của bê tông nghiên cứu 79 3.3.3 Nghiên cứu qui luật phát triển cường độ của bê tông khối lớn TT hàm lượng cao. 82 7 3.3.4 So sánh sự phát triển cường độ nén trên mẫu vữa và mẫu bê tông 85 3.3.5 Kết quả thí nghiệm xác định hệ số tổn thất vữa khi sàng ướt 87 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của TT hàm lượng cao đến tăng nhiệt độ đoạn nhiệt trong bê tông khối lớn 89 3.4.1 Tính toán nhiệt độ bê tông theo nhiệt thủy hóa chất kết dính 91 3.4.2 Kết quả nghiên cứu tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông khối lớn sử dụng TT 98 3.4.3 Kết quả nghiên cứu nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông khối lớn có sử dụng tro tuyển Phả Lại kết hợp phụ gia giảm nước Lignosunphonat (LS). 103 Chương 4. ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG KHỐI LỚN THÔNG THƯỜNG SỬ DỤNG TT HÀM LƯỢNG CAO TRÊN CƠ SỞ CÔNG THỨC BÔLÔMÂY- SKRAMTAEP 109 4.1 Tính toán hiệu chỉnh hệ số A trong công thức Bôlômây- Skramtaep 109 4.2 Các bước thiết kế cấp phối bê tông 112 4.2.1 Chỉ dẫn 1- Tính qui đổi cường độ bê tông. 116 4.2.2 Chỉ dẫn 2 - Các bước tính cấp phối bê tông có D max lớn hơn 37,5 mm. 117 4.2.3 Chỉ dẫn 3 - Các bảng tra số liệu. 120 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 122 Kết luận 122 Kiến nghị 123 Tài liệu tham khảo 124 Phụ lục 1; phụ lục 2; phụ lục 3 8 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang 1-1 Thành phần bê tông nghiên cứu 17 1-2 Một số công trình bê tông khối lớn sử dụng tro bay trên thế giới 28 1-3 Nhiệt thủy hóa của chất kết dính khi có và không có tro bay 29 1-4 Thành phần cấp phối bê tông cho 1m 3 29 1-5 Thành phần cấp phối bê tông cho 1m 3 30 1-6 Thành phần cấp phối BTKL kiến nghị cho 1m 3 công trình thủy điện Tuyên Quang. 35 1-7 Thành phần cấp phối BTĐL kiến nghị cho 1m 3 công trình thủy điện Sơn La. 36 1-8 Kết quả thí nghiệm kiểm chứng trên các khối đổ BTKL 36 1-9 Nhiệt độ bê tông tại các khối đổ 37 2-1 Tính chất cơ lý của xi măng PC 40 Bút Sơn 41 2-2 Tính chất của TT theo ASTM C618 44 2-3 Các tính chất khác của TT 44 2-4 Một số tính chất của cốt liệu lớn 46 2-5 Thành phần hạt của cát vàng Sông Lô 47 2-6 Một số tính chất khác của cát vàng Sông Lô và phương pháp thử 47 3-1 Ảnh hưởng của TT đến một số tính chất của CKD 57 3-2 Kết quả xác định nhiệt thuỷ hóa của XM có sử dụng XND. 61 3-3 Hệ số dư hồ khi thay đổi tỷ lệ C/CKD và N/CKD 66 3-4 Phương trình tương quan giữa và tỷ lệ C/CKD khi tỷ lệ N/CKD thay đổi 67 3-5 Độ chảy của vữa khi thay đổi tỷ lệ C/CKD và N/CKD 68 3-6 Phương trình tương quan giữa độ chảy CH và tỷ lệ C/CKD khi N/CKD thay đổi 69 9 3-7 Kế hoạch thực nghiệm (X 1 là tỷ lệ N/XM gốc , X 2 là tỷ lệ TT/CKD, X 3 là hệ số dư hồ ) 70 3-8 Cường độ nén vữa ở các ngày tuổi 71 3-9 Phương trình biểu diễn quan hệ giữa cường độ nén (R) với thời gian theo Lg(N) 74 3-10 Kế hoạch thực nghiệm (X 1 là tỷ lệ N/XM gốc , X 2 là tỷ lệ TT/CKD, X 3 là hệ số dư vữa ) 78 3-11 Kết quả cường độ nén bê tông nghiên cứu và tỷ lệ phát triển cường độ các ngày tuổi so với tuổi 28 ngày 79 3-12 Hệ số qui đổi cường độ nén của bê tông ở các tuổi về cường độ nén tuổi 28 ngày, k t 82 3-13 Phương trình quan hệ giữa cường độ nén (R) với thời gian theo Lg(N) 83 3-14 Cấp phối bê tông có sử dụng TT 88 3-15 Cấp phối bê tông sử dụng TT cho mẻ trộn 30 lít. 88 3-16 Một số chỉ tiêu khác của cốt liệu lớn 88 3-17 Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm 88 3-18 Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm 89 3-19 Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm 89 3-20 Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm 89 3-21 Ảnh hưởng nhệt độ bê tông đến tốc độ thủy hóa chất kết dính 96 3-22 Chênh lệch thể tích chất kết dính khi thay thế TT theo khối lượng 97 3-23 Nhiệt thủy hóa của chất kết dính khi kể đến sự chênh lệch nhiệt độ và chênh lệch thể tích 97 3-24 Cấp phối bê tông có sử dụng TT trong 1m 3 99 3-25 Kết quả nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông có hàm lượng TT khác nhau. 100 3-26 Cấp phối bê tông trong 1m 3 có sử dụng TT kết hợp phụ gia giảm nước LS. 104 3-27 Kết quả xác định nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông có TT kết hợp phụ gia giảm nước LS. 105 10 4-1 Cường độ chất kết dính tuổi 28 ngày 111 4-2 Hệ số k hiệu chỉnh từ kết quả thí nghiệm 111 4-3 Thành phần cấp phối bê tông D max 37,5 mm 117 4-4 Thành phần cấp phối bê tông D max lớn hơn 37,5 mm 118 4-5 Thành phần cấp phối bê tông cho 1m 3 D max lớn hơn 37,5 mm đã hiệu chỉnh 119 4-6 Lượng dùng nước cho 1 m 3 bê tông vật liệu khô hoàn toàn 120 4-7 Lượng dùng cốt liệu lớn cho 1m 3 bê tông 120 4-8 Thành phần các cỡ hạt trong cốt liệu lớn D max 37,5 mm 120 4-9 Thành phần các cỡ hạt trong cốt liệu lớn D max 75,0 mm 121 4-10 Thành phần các cỡ hạt trong cốt liệu lớn D max 150 mm 121 [...]... tro bay trong các công trình BTKL, đề tài đã chọn hướng nghiên cứu: Nghiên cứu sử dụng tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao trong bê tông khối lớn thông thường dùng cho đập trọng lực ’ 2 Mục đích nghiên cứu của đề tài Mục đích của đề tài là nghiên cứu sử dụng tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao trong bê tông khối lớn thông thường dùng cho đập trọng lực 3 Đối tượng nghiên cứu của đề tài Đối tượng nghiên cứu của... là bê tông khối lớn thông thường dùng cho đập trọng lực sử dụng tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao 4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài gồm Phạm vi nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao đến một số tính chất cơ lý của bê tông khối lớn thông thường dùng cho đập trọng lực 15 5 Mục đích nghiên cứu của đề tài 1) Nghiên cứu ảnh hưởng của tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao. .. Qua kết quả nghiên cứu rút ra kết luận sau: - Giá trị cường độ nén ở tuổi 28 ngày của bê tông thông thường và bê tông hàm lượng tro bay cao là tương đương nhau, tuy nhiên bê tông sử dụng hàm lượng tro bay cao cho cường độ tuổi dài ngày cao hơn so với bê tông thường - Cường độ uốn của bê tông sử dụng hàm lượng tro bay cao lớn hơn bê tông thường trong khi đó cường độ bám dính của hai loại bê tông là tương... 2) Nghiên cứu sự phát triển cường độ của vữa trong bê tông khối lớn hàm lượng tro tuyển Phả Lại cao 3) Nghiên cứu sự phát triển cường độ bê tông khối lớn hàm lượng tro tuyển Phả Lại cao 4) Nghiên cứu xác định hệ số tổn thất vữa khi sàng ướt bê tông có Dmax cốt liệu 75,0 mm bằng sàng 37,5 mm 5) Nghiên cứu xác định tăng nhiệt độ đoạn nhiệt bê tông khối lớn Dmax 75,0 mm hàm lượng tro tuyển Phả Lại cao. .. tông khối lớn sử dụng TT hàm lượng cao dựa trên hệ số tổn thất vữa khi sàng ướt qua sàng 37,5 mm 17 Chương 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BÊ TÔNG THÔNG THƯỜNG, BÊ TÔNG KHỐI LỚN SỬ DỤNG TRO BAY Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bê tông thông thường, bê tông khối lớn sử dụng tro bay trên thế giới Việc nghiên cứu bê tông có hàm lượng tro bay cao đã được thực hiện... - Bê tông sử dụng hàm lượng tro bay cao cho tính thấm Cl-, độ hút nước thấp và giảm tính thấm nước so với bê tông thông thường Các tính chất này được cải thiện ở các tuổi dài ngày của bê tông - Trong thí nghiệm thấm cácbon ở tuổi 28 ngày, bê tông sử dụng hàm lượng tro bay cao cho kết quả thấm cácbon sâu hơn so với bê tông thông thường Khả năng chống mài mòn của bê tông sử dụng hàm lượng tro bay cao. .. (Mỹ) 1995 20 100 0,53 4,0 Có 31,0 Việc nghiên cứu giảm nhiệt thủy hóa trong bê tông khi sử dụng tro bay đã được nghiên cứu từ đầu những năm 80 của thế kỷ trước, trong nghiên cứu đã sử dụng hàm lượng tro bay lớn hơn 50% theo khối lượng chất kết dính, các kết quả nghiên cứu đã chứng minh việc sử dụng tro bay trong bê tông có tác dụng giảm nhiệt tỏa ra trong khối bê tông, các kết quả được thể hiện trên... thời đã nghiên cứu vi cấu trúc của vùng giao diện chuyển tiếp giữa đá xi măng và cốt liệu trong bê tông Kết quả nghiên cứu đưa ra khuyến nghị chỉ nên sử dụng TT từ 1025% cho chế tạo bê tông chất lượng cao TS Nguyễn Thanh Tùng và cộng sự, [30], đã nghiên cứu sử dụng tro tuyển ướt Phả Lại dùng chế tạo bê tông chất lượng cao, bê tông tự đầm, bê tông bền trong môi trường xâm thực Nghiên cứu đã sử dụng từ... khối lượng có cường độ thiết kế tuổi 28 ngày cho phép sử dụng trong kết cấu chịu lực - Khả năng chịu mài mòn của bê tông phụ thuộc vào cường độ nén và hàm lượng tro bay sử dụng Khả năng chịu mài mòn của bê tông tăng khi tuổi của bê tông tăng ở tất cả các tỷ lệ tro bay sử dụng L.H Jiang, V.M Malhotra, [61], đã nghiên cứu sự thay đổi lượng nước yêu cầu của bê tông khi sử dụng hàm lượng tro bay cao, trong. .. khi sử dụng với hàm lượng cao có tác dụng làm chậm quá trình thủy hóa của xi măng - Bê tông có hàm lượng tro bay cao có thể sử dụng trong thực tế để kiểm soát vết nứt nhiệt khi xây dựng đập, kết cấu móng lớn và đặc biệt trong bê tông xây dựng lò phản ứng hạt nhân Andrộ Bisaillon, Michel Rivest và V.M Malhotra, [55], đã nghiên cứu chế tạo bê tông sử dụng hàm lượng tro bay cao để chế tạo các khối bê tông . MỤC LỤC Trang Lời cam đoan 1 Lời cảm ơn 2 Mục lục 3 Danh mục các bảng 6 Danh mục các hình vẽ và đồ thị 9 Danh mục các chữ viết tắt 11 Mở đầu 12 Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH. 11 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang 1-1 Độ co khô của bê tông có và không có tro bay, tỷ lệ tro bay sử dụng so với chất kết dính 25%. 20 1-2 Sự phát triển nhiệt độ theo thời gian. của Việt Nam, bên cạnh các nhà máy nhiệt điện đốt than đang hoạt động. Trong giai đoạn sắp tới sẽ có thêm nhiều nhà máy nhiệt điện đốt than khác đi vào họat động, [28]. Hàng năm các nhà máy